IOS 中方法重組(Method swizzling)

源自國內最大中文蘋果開發者網站:cocoachina

Method swizzling指的是改變一個已存在的選擇器對應的實現的過程,它依賴於Objectvie-C中方法的調用能夠在運行時進改變——通過改變類的調度表(dispatch table)中選擇器到最終函數間的映射關係。

 

舉個例子,假設我們想跟蹤在一個iOS應用中每個視圖控制器展現給用戶的次數:

 

我們可以給每個視圖控制器對應的viewWillAppear:實現方法中增加相應的跟蹤代碼,但是這樣做會產生大量重複的代碼。子類化可能是另一個選擇,但要求你將UIViewController、 UITableViewControllerUINavigationController 以及所有其他視圖控制器類都子類化,這也會導致代碼重複。

 

幸好,還有另一個方法,在分類中進行method swizzling,下面來看怎麼做:

  1. #import  

  2.  

  3. @implementation UIViewController (Tracking) 

  4.  

  5. + (void)load { 

  6.     static dispatch_once_t onceToken; 

  7.     dispatch_once(&onceToken, ^{ 

  8.         Class class = [self class]; 

  9.  

  10.         // When swizzling a class method, use the following: 

  11.         // Class class = object_getClass((id)self); 

  12.  

  13.         SEL originalSelector = @selector(viewWillAppear:); 

  14.         SEL swizzledSelector = @selector(xxx_viewWillAppear:); 

  15.  

  16.         Method originalMethod = class_getInstanceMethod(class, originalSelector); 

  17.         Method swizzledMethod = class_getInstanceMethod(class, swizzledSelector); 

  18.  

  19.         BOOL didAddMethod = 

  20.             class_addMethod(class

  21.                 originalSelector, 

  22.                 method_getImplementation(swizzledMethod), 

  23.                 method_getTypeEncoding(swizzledMethod)); 

  24.  

  25.         if (didAddMethod) { 

  26.             class_replaceMethod(class

  27.                 swizzledSelector, 

  28.                 method_getImplementation(originalMethod), 

  29.                 method_getTypeEncoding(originalMethod)); 

  30.         } else { 

  31.             method_exchangeImplementations(originalMethod, swizzledMethod); 

  32.         } 

  33.     }); 

  34.  

  35. #pragma mark - Method Swizzling 

  36.  

  37. - (void)xxx_viewWillAppear:(BOOL)animated { 

  38.     [self xxx_viewWillAppear:animated]; 

  39.     NSLog(@"viewWillAppear: %@", self); 

  40.  

  41. @end 

在計算機學科中,指針變換(pointer swizzling)是指將基於名字或位置的引用轉變爲直接的指針引用。 然而在Objective-C中,這個詞的起源並不完全知道,但關於這一借鑑其實也很好理解,method swizzling可以通過選擇器來改變它引用的函數指針。

 

現在,當UIViewController或它子類的任何實例觸發viewWillAppear:方法都會打印一條log日誌。

 

向視圖控制器的生命週期中注入操作、事件的響應、視圖的繪製,或Foundation中的網絡堆棧都是能夠利用method swizzling產生明顯效果的場景。還有一些其他的場景使用swizzling會是一個合適的選擇,這隨着Objective-C開發者經驗不斷豐富 會變得越來越明顯。

 

先不說爲什麼和在哪些地方使用swizzling,來看一下應該怎樣實現:

 

+load vs. +initialize

Swizzling應該在+load方法中實現。

每個類的這兩個方法會被Objective-C運行時系統自動調用,+load是在一個類最開始加載時調用,+initialize是在應用中第一次調用該類或它的實例的方式之前調用。這兩個方法都是可選的,只有實現了纔會被執行。

 

因爲method swizzling會影響全局,所以減少冒險情況就很重要。+load能夠保證在類初始化的時候就會被加載,這爲改變系統行爲提供了一些統一性。 但+initialize並不能保證在什麼時候被調用——事實上也有可能永遠也不會被調用,例如應用程序從未直接的給該類發送消息。

 

dispatch_once

Swizzling應該在dispatch_once中實現。

 

還是因爲swizzling會改變全局,我們需要在運行時採取所有可用的防範措施。保障原子性就是一個措施,它確保代碼即使在多線程環境下也只會被執行一次。GCD中的diapatch_once就提供這些保障,它應該被當做swizzling的標準實踐。

 

選擇器、方法及實現

在Objective-C中,儘管這些詞經常被放在一起來描述消息傳遞的過程,但選擇器、方法及實現分別代表運行時的不同方面。

 

下面是蘋果Objective-C Runtime Reference文檔中對它們的描述:

1.選擇器(typedef struct objc_selector *SEL):選擇器用於表示一個方法在運行時的名字,一個方法的選擇器是一個註冊到(或映射到)Objective-C運行時中的C字符串,它是由編譯器生成並在類加載的時候被運行時系統自動映射。

 

2.方法(typedef struct objc_method *Method):一個代表類定義中一個方法的不明類型。

 

3.實現(typedef id (*IMP)(id, SEL, ...)): 這種數據類型是實現某個方法的函數開始位置的指針,函數使用的是基於當前CPU架構的標準C調用規約。第一個參數是指向self的指針(也就是該類的某個 實例的內存空間,或者對於類方法來說,是指向元類(metaclass)的指針)。第二個參數是方法的選擇器,後面跟的都是參數。

 

理解這些概念之間關係最好的方式是:一個類(Class)維護一張調度表(dispatch table)用於解析運行時發送的消息;調度表中的每個實體(entry)都是一個方法(Method),其中key值是一個唯一的名字——選擇器(SEL),它對應到一個實現(IMP)——實際上就是指向標準C函數的指針。

 

Method Swizzling就是改變類的調度表讓消息解析時從一個選擇器對應到另外一個的實現,同時將原始的方法實現混淆到一個新的選擇器。

 

調用_cmd

下面這段代碼看起來像是會導致一個死循環:

  1. - (void)xxx_viewWillAppear:(BOOL)animated { 

  2.     [self xxx_viewWillAppear:animated]; 

  3.     NSLog(@"viewWillAppear: %@", NSStringFromClass([self class])); 

 

但其實並沒有,在Swizzling的過程中,xxx_viewWillAppear:會被重新分配給UIViewController-viewWillAppear:的原始實現。一個優秀程序員應有的直覺會告訴你在一個方法的實現中通過self調用當前方法自身會產生錯誤,但是在當前這種情況下,如果我們記住到底是怎麼回事更有意義。反而,如果我們在這個方法中調用viewWillAppear:纔會真的導致死循環,因爲這個方法的實現會在運行時被swizzle到viewWillAppear:的選擇器。

 

記住給swizzled方法加上前綴,這和你需要給可能產生衝突的分類方法加前綴是一個道理。

 

注意事項

Swizzling被普遍認爲是一種巫術,容易導致不可預料的行爲和結果。儘管不是最安全的,但是如果你採取下面這些措施,method swizzling還是很安全的。

 

1.始終調用方法的原始實現(除非你有足夠的理由不這麼做): API爲輸入和輸出提供規約,但它裏面具體的實現其實是個黑匣子,在Method Swizzling過程中不調用它原始的實現可能會破壞一些私有狀態,甚至是程序的其他部分。

 

2.避免衝突:給分類方法加前綴,一定要確保不要讓你代碼庫中其他代碼(或是依賴庫)在做與你相同的事。

 

3.理解:只是簡單的複製粘貼swizzling代碼而不去理解它是怎麼運行的,這不僅非常危險,而且還浪費了學習Objective-C運行時的機會。閱讀 Objective-C Runtime Reference 和 去理解代碼是怎樣和爲什麼這樣執行的,努力的用你的理解來消滅你的疑惑。

 

謹慎行事:不管你多麼自信你能夠swizzling Foundation、UIKit 或者其他內置框架,請記住所有這些都可能在下一個版本中就不好使。提前做好準備,防範於未然才不至於到時候焦頭爛額。

 

不敢放心大膽的直接使用Objective-C運行時?Jonathan ‘Wolf’ Rentzsch提供了經過實戰檢驗的、支持CocoaPads的庫JRSwizzle,它會爲你考慮好了一切。

 

與associated objects一樣,method swizzling是一個強大的技術,但是你也應該謹慎使用。


發表評論
所有評論
還沒有人評論,想成為第一個評論的人麼? 請在上方評論欄輸入並且點擊發布.
相關文章